众所周知，喝茶有益身体健康，能够提神醒脑，同时茶多酚也具备强大的抗氧化功能，不过茶叶种类繁多，特性迥异，大家还是要注意科学、适度地饮茶。在科学研究领域，聚合物分离膜“喝杯茶”又会产生什么样的奇遇呢？

分离膜是能源-水系统中的关键组件，其表界面性质对膜分离过程至关重要。研究表明界面工程能有效提高膜选择性、分离效率和耐用性。然而传统的界面工程方法存在诸如特异性或稳定性差、耗时以及厚度控制不理想等限制。原子层沉积（Atomic layer deposition, ALD）技术提供了潜在的可拓展的解决方案，但大多数膜材料不适用于ALD。因此迫切需要开发一种简单温和的预处理方法，用于敏化聚合物材质使其适用于ALD。

近日，哈尔滨工业大学教授、英国皇家化学会会士邵路团队与美国阿贡国家实验室Seth B. Darling团队合作在Advanced Functional Materials 期刊上发表了题为《多酚敏化原子层沉积用于膜界面亲水化工程》（Polyphenol-sensitized atomic layer deposition for membrane interface hydrophilization）的论文。

因为ALD是气固反应，作者提出在ALD反应条件下采用液相方法均匀涂覆一种稳定敏化物质，能在聚合物膜上引入大量成核位点。为此，作者引入了茶多酚单宁酸水溶液浸涂预处理的环节。单宁酸多酚分子中富含大量的能够用于ALD反应的活性位点，如酚羟基和酯基，而且多酚分子可以通过疏水相互作用使其固定在疏水聚合物材料表面。

图1. 多酚敏化原子层沉积反应的示意图。

作者同时设计了两组对照试验，即仅进行多酚预处理或者仅进行ALD反应。结果表明，敏化之后ALD改性的聚合物膜亲水性相对于对照组有了大幅度的提高，改性膜表现出优异的水下抗原油污染的特性，同时通过弯折和冲洗测试验证了该涂层具备出色的机械稳定性。

图2. 涂层稳定性测试与评估。

文中还提出了岛状成核和薄膜共生的改性机制。作者通过分子动力学模拟和密度泛函理论进一步确定了敏化机制，然后用简化的小分子酚——没食子酸验证了该敏化策略。

图3. 分子动力学模拟和密度泛函理论推测敏化机制。

该文章通讯作者为邵路教授和Seth B. Darling博士，第一作者为中国留学基金委资助的双方联合培养博士生杨晓彬。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Polyphenol-sensitized atomic layer deposition for membrane interface hydrophilization

Xiaobin Yang, Pan Sun, Huiru Zhang, Zijing Xia, Ruben Z. Waldman, Anil U. Mane, Jeffrey W. Elam, Lu Shao,* Seth B. Darling*

Adv. Funct. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adfm.201910062

导师介绍

Seth B. Darling

https://www.x-mol.com/university/faculty/49759

https://www.anl.gov/profile/seth-b-darling

邵路

http://homepage.hit.edu.cn/shaolu

https://publons.com/researcher/1307969/lu-shao/publications/

https://www.x-mol.com/groups/shao_lu